Procesul de nichelare electrochimică a oțelului

Memoriu tehnic

Proiectul de față este structurat pe mai multe capitole și sub-capitole.

Acesta a fost elaborat în scopul proiectării unui reactor tip tobă galvanică pentru

procesul de nichelare lucioasă pe piese de dimensiuni mici.

Suprafața care trebuie protejată anticorosiv și decorativ este reprezentată de

piese de dimensiuni mici confecționate din oțel-carbon.

Procesul de bază este nichelarea electrochimică, precedat de o serie de metode

prin care se pregătesc piesele suport, cu scopul asigurării unei bune aderențe a stratului

metalic pe suport, un strat metalic de calitate, cu duritate ridicată și cu aspect plăcut.

Alegerea procedeului tehnologic și a condițiilor de prelucrare a suprafețelor

metalice depinde de natura și cantitatea impurităților, de natura metalului supus

acoperirii, caracterul prelucrării sale mecanice anterioare, de natura și destinația

stratului electrodepus.

Operațiile de pregătire mecanică inițiază procesul global de electrodepunere a

nichelului și constau în netezirea și nivelarea suprafeței pieselor cu scopul îmbunătățirii

aspectului general și în special luciul straturilor metalice depuse ulterior. Principalele

metode de pregătire mecanică sunt: șlefuirea, lustruirea, perierea și sablarea.

Bilanțul de tensiuni se întocmește în vederea calculării tensiunii reale la bornele

electrolizorului și ale consumurilor specifice de energie electrică [kWh/dm2 ]. În acest

scop, trebuie să se cunoască procesele principale de electrod.

Bilanțul termic se definește în funcție de modul de operare al reactorului

electrochimic.

În lucrarea de față, modul de întocmire a bilanțului termic real este pentru un

reactor electrochimic tip cuvă, cu funcționare discontinuă, descoperit, prevăzut cu

ventilație locală forțată.

Cuva este protejată anticorosiv în interior, cu un strat de email și la exterior, cu

un strat de vopsea. Întrucât reactorul funcționează la temperaturi relativ mici(sub 70oC),

nu se impune folosirea unei izolații termice exterioare.

4

Date de proiectare

Capitolul 1. Nichelarea electrochimică a oțelului

1.1. Definirea procesului

Nichelul având un potențial mai electronegativ decât potențialul fierului, poate

proteja anticorosiv oțelul numai în cazul în care depozitul catodic este lipsit de pori.

Rezistența anticorosivă a nichelului este maximă în soluții alcaline concentrate.

Nichelarea electrochimică se aplică în scopuri decorativ-protectoare, pentru

piese din industria constructoare de mașini, în construcția de aparate și obiecte de uz

casnic. Depunerile de nichel se pot folosi și pentru obținerea unor straturi complexe,

de exemplu, Cu-Ni-Cr.

Depunerea galvanică a nichelului se poate face din electroliți acizi, care au

pH-ul cuprins între 2 și 6. Din soluții puternic acide, nichelul, practic, nu se depune iar

din soluții neutre pe catod se formează depozite fragile pe bază de hidroxid de nichel.

În cazul electroliților acizi, reacțiile care au loc la cei doi electrozi sunt:

- la catod:

Ni2+ + 2e- - Ni ↓ (1.1)

2H+ + 2e- - H2 ↑ (1.2)

- la anod:

Ni - Ni2+ + 2e- (1.3)

H2O - ½ O2 + 2H+ + 2e- (1.4)

Factorii care influențează natura stratului catodic, respectiv caracteristicile

depunerii sunt:

- compoziția și pH-ul electrolitului;

- densitatea de curent;

- temperatura de lucru;

- prezența agitării electrolitului.